GBT 47621.2-2026 旋转式空气动力设备进气过滤系统 试验方法 第2部分：耐湿性能试验标准立项发展报告

旋转式空气动力设备进气过滤系统试验方法第2部分：耐湿性能试验标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:RotaryAerodynamicEquipmentIntakeFiltrationSystems—TestMethods—Part2:MoistureResistancePerformanceTest摘要随着我国工业体系向高端化、智能化方向持续迈进，旋转式空气动力设备——包括离心式压缩机、轴流式风机、透平膨胀机及航空燃气轮机地面装置等——在石油化工、电力能源、冶金矿山、轨道交通及国防工程等关键领域中承担着不可或缺的动力供给与工艺保障职能。进气过滤系统作为此类设备的“第一道防线”，其性能优劣直接决定设备运行效率、维护周期与使用寿命。在诸多环境影响因素中，湿度及其与粉尘颗粒的耦合作用对过滤介质的堵塞速率、结构完整性和过滤效率衰减具有显著影响，然而长期以来我国在此领域缺乏系统、统一的试验方法标准。本报告基于GB/T47621.2-2026《旋转式空气动力设备进气过滤系统试验方法第2部分：耐湿性能试验》的立项与编制过程，系统阐述了该标准的研制背景、技术内容框架、关键试验方法的确立依据及预期实施效益，并对未来标准体系的进一步完善提出展望。该标准填补了国内相关领域的技术空白，对于提升国产进气过滤设备质量评价水平、促进国际贸易互认及支撑设备安全可靠运行具有重要意义。关键词：旋转式空气动力设备；进气过滤系统；耐湿性能试验；标准制定；试验方法；过滤介质；湿度环境模拟Keywords:Rotaryaerodynamicequipment;Intakefiltrationsystem;Moistureresistanceperformancetest;Standardization;Testmethod;Filtermedium;Humidityenvironmentsimulation1引言1.1标准立项背景旋转式空气动力设备广泛服务于国民经济各命脉行业。以燃气轮机和大型离心压缩机为例，其进气质量直接影响叶片寿命与整机热效率。据统计，进气过滤系统维护不当所造成的设备非计划停机，约占该类设备全年非计划停机的20%以上。而在高湿度地区、沿海盐雾环境及多雨季节工况下，过滤介质因吸湿导致的滤层塌陷、纤维膨胀、粉尘板结以及微生物滋生等问题尤为突出，加剧了过滤系统阻力上升和过滤效率的快速衰减。然而，现行国内外相关标准多集中于干态条件下的过滤效率与容尘量测定，对湿态、湿-尘耦合等工况条件下过滤性能的系统评价方法长期缺乏统一规范。各制造企业虽据此形成了各自的内部试验规则，但试验条件差异大、结果可比性差，严重制约了产品质量评价与国际贸易中的技术互认。1.2标准编制目的与意义GB/T47621.2-2026正是在此行业需求驱动下，由全国相关标准化技术委员会组织起草，旨在统一旋转式空气动力设备进气过滤系统在耐湿性能方面的试验条件、试验装置、试验程序及数据处理方法。本标准的制定预期达到以下目的：-确立具有科学性、可操作性与重复性的耐湿性能试验标准方法；-为制造企业的产品设计验证、型式检验提供明确依据；-为用户的设备选型、运行维护及寿命预测提供技术准则；-为国内外贸易中技术指标的对标互认奠定基础。1.3与国际标准的关系及标准定位本文件属于GB/T47621《旋转式空气动力设备进气过滤系统试验方法》系列标准的第2部分，系列标准按不同性能维度分别制定试验方法规范。本部分专注于耐湿性能试验，并合理参考了ISO5011、EN779及ASHRAE52.2等国际相关标准中关于湿态工况处理的原则性框架，同时充分结合我国气候分区特征、工业应用实际和国产设备技术特点，在设计上更加贴合我国国情。2标准范围与规范性引用2.1标准适用范围本文件规定了旋转式空气动力设备进气过滤系统耐湿性能试验的术语和定义、试验装置与仪器、试验条件、试验程序、数据处理与结果表达及试验报告要求等内容。本文件适用于各类旋转式空气动力设备配套用进气过滤系统及其核心过滤元件在模拟湿态环境（包括高相对湿度、人工降雨及湿尘耦合等工况）条件下的耐湿性能测定与评价。本文件不适用于进气过滤系统的气动性能全面评价及针对特殊腐蚀性气氛条件下的耐久性试验，此类内容由系列标准的其他部分予以规定。2.2规范性引用文件本文件的编制过程中引用以下文件中的规范性条款：-GB/T1236工业通风机用标准化风道性能试验；-GB/T14295空气过滤器；-GB/T21510纳米技术纳米材料吸入毒性试验方法（仅参考其气溶胶发生与测量原则）；-ISO5011:2014内燃机和压缩机的进气过滤设备—性能试验方法；-ISO12103-1道路车辆—用于评估过滤器的试验粉尘—第1部分：亚利桑那试验粉尘。上述文件中的有关条款经本文件引用后，构成相应技术要求的一部分。凡注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件；凡不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。3术语和定义为准确理解和统一执行本文件，下列术语和定义在本文件中被明确：-进气过滤系统：安装在旋转式空气动力设备进气通道上，用于滤除空气中颗粒污染物的组件集合，包括预滤装置、精滤元件、支撑结构及密封附件等。-耐湿性能：进气过滤系统在规定湿态环境条件下维持其结构完整性和过滤功能的能力，以阻力变化率、过滤效率衰减率及介质外观完整性等参数进行综合表征。-湿态工况：试验过程中，使试验气流携带特定形态和一定含量的液态水或使过滤介质处于高相对湿度环境中进行过滤性能测试的状态条件。-阻力变化率：在施加湿态条件前后，过滤系统在规定风量下压降的变化幅度与初始压降之比。-过滤效率衰减率：在湿态工况作用前后，过滤系统对规定试验粉尘的计重效率或计数效率的变化程度。4耐湿性能试验的技术框架与试验原理4.1试验原理本试验方法的总体设计原则是：在保证模拟条件可控和可重复的前提下，对过滤系统施加预定的湿态条件，并通过对比湿态作用前后过滤系统的阻力特性与过滤效率等关键性能参数的变化来评价其耐湿性能。具体试验原理参见图1所示的技术路线（示意图略），其核心逻辑可概括为：1.干态基准性能测定——在标准干态工况下测定过滤系统的初始阻力与初始过滤效率；2.湿态条件施加——将过滤系统置于或暴露于规定的湿态环境中（包括高相对湿度气流条件下运行及人工降雨直接淋滤两种条件类型），持续规定时间；3.湿态后性能复测——在湿态暴露结束后，再次于标准干态工况下测定过滤系统的阻力与过滤效率；4.对比评价——通过计算阻力变化率和效率衰减率指标，定量评价过滤系统的耐湿性能水平。该“干—湿—干”三段式试验策略以排除湿度测量过程中与气溶胶发生与测量系统耦合的复杂性，避免湿态条件下粒子计数器与称重设备因水分析出导致的测量偏差，有望提高试验结果的稳定性与可比性。4.2湿态工况类别的划分考虑到旋转式空气动力设备在实际运行中可能遭遇的湿态环境差异较大，本文件将湿态工况划分为以下两类，以供试验委托方按设备的实际使用环境特征选用：类型A：高相对湿度气流工况。模拟潮湿空气中的过滤运行工况，试验气流相对湿度保持在90%～98%范围内，气流温度控制在20℃～30℃，持续运行时间推荐为24h、72h或168h三档（由相关方协商确定）。类型B：人工降雨淋滤工况。模拟雨水直接冲刷过滤系统进气面的工况，降雨强度控制为（10±2）mm/h（中雨水平）或（30±3）mm/h（大雨水平），水滴粒径分布满足规定的中值直径要求，淋滤持续时间为1h或4h（由相关方协商确定）。各类型工况的试验条件设定充分参考了我国气候区划中湿润区年降雨量和平均相对湿度的统计特征，兼顾了实验室可实现性和工程相关性。4.3试验装置与仪器本文件规定的试验装置主要包括以下子系统（图2给出了试验系统构成示意，略）：-风道系统：采用符合GB/T1236要求的标准化风道结构，试验段截面尺寸根据过滤元件名义尺寸确定，风量测量精度满足±2%的要求。-湿度发生与控制系统：采用蒸汽喷射或超声波雾化等方式产生湿空气，相对湿度控制精度优于±3%RH。-人工降雨模拟系统：由稳压供水装置、流量调节阀、喷嘴阵列和均匀性挡板构成，降雨均匀性系数不低于0.8，降雨强度控制精度优于±10%。-气溶胶发生与测量系统：采用符合ISO12103-1规定的ISO12103-1A2或A4试验粉尘，分散方式采用平流喷射分散器；上游与下游粉尘浓度测量采用等动力采样和滤膜称重法（计重效率法），或采用光学粒子计数器（计数效率法），两种方法的结果表达方式不同，不建议混用。-压差测量装置：采用微差压变送器，测量精度不低于满量程的±1.0%，响应时间不大于1s。4.4试验条件与程序要点试验环境基准条件为温度（23±5）℃，相对湿度（50±15）%RH。试验气流风量取过滤系统额定风量点的100%、75%和125%三档进行，但耐湿性能评价的特征指标以额定风量下的测量数据为准。主要试验步骤如下：1.样品预处理：过滤元件在基准环境条件下进行不少于24h的状态调节，确保初始含湿量一致，以消除环境历史差异对试验结果的影响；2.初始性能测定：在干燥气流（相对湿度不高于40%RH）下测定过滤系统在额定风量下的初始阻力ΔP₀和初始过滤效率η₀；3.湿态条件施加：按选定工况类型（A或B）及规定的强度和时间参数施加湿态条件；4.湿态恢复与复测：施加湿态工况结束后，在基准环境条件下静置至滤材外观无明显游离水后，再次测定同风量下的阻力ΔP₁和过滤效率η₁；5.数据计算：按公式（1）和公式（2）计算阻力变化率与过滤效率衰减率。$$R_{\DeltaP}=\frac{\DeltaP_1-\DeltaP_0}{\DeltaP_0}\times100\%\quad\text{（公式1）}$$$$R_\eta=\frac{\eta_0-\eta_1}{\eta_0}\times100\%\quad\text{（公式2）}$$4.5结果表达与评价准则试验结果以阻力变化率（RΔP，单位：%）和过滤效率衰减率（Rη，单位：%）两个核心指标予以表达。本文件建议的评价参考准则为：-Ⅰ级（优良）：RΔP≤5%，且Rη≤2%；-Ⅱ级（合格）：5%<RΔP≤15%，且2%<Rη≤5%；-Ⅲ级（不满足耐湿要求）：RΔP>15%或Rη>5%。该评价分级的数值设定参考了国内外主要制造企业内控指标统计结果及典型滤材耐湿性能实测数据的分布特征。评价等级仅作为推荐性参考，供供需双方在合同中约定选用。4.6试验报告要求试验报告应至少包含以下信息：-试验样品名称、型号规格、制造商及批号；-试验依据的标准编号；-试验工况类型（A或B）、强度参数和持续时间；-额定风量及试验风量档位设置；-初始阻力ΔP₀、湿态后阻力ΔP₁及阻力变化率；-初始过滤效率η₀、湿态后过滤效率η₁及过滤效率衰减率；-试验环境的温度和相对湿度记录数据；-试验用粉尘种类与批号；-试验结论及偏离标准规定的说明。5编制过程与关键问题处理5.1编制阶段与征求意见情况本标准的编制工作分为以下几个阶段：-2024年1月—2024年6月：行业调研与立项论证阶段。编制组赴上海、广东、四川等地主要滤清器制造企业及燃气轮机发电厂开展实地调研，收集了当前行业内湿态试验方法的执行情况、存在问题及对标准制定的建议共计130余条。-2024年7月—2024年12月：标准草案起草阶段。编制组在综合分析ISO5011等国际标准的技术框架基础上，结合国内企业的试验装置能力和测试数据积累，完成标准草案及编制说明。-2025年1月—2025年6月：实验验证与征求意见阶段。选取4家行业内具有代表性的企业的共12种典型过滤产品进行验证试验以考核试验方法的可行性、重复性与区分度。同期通过全国标准化技术委员会向全行业广泛征求意见。-2025年7月—2026年5月：送审与报批阶段。经标委会全体委员审查、修改完善，形成报批稿并获国家标准主管部门批准发布。在征求意见过程中，共收到来自制造企业、检测机构、高校和用户单位的反馈意见共计87条，采纳和部分采纳意见65条，采纳率约74.7%。主要修改涉及：降雨强度试验档位的合理设定、湿态工况下粉尘发生器的适配性方案优化、湿态处理后样品的静置恢复时间统一等方面，充分体现了行业内对试验条件可操作性和结果区分度的共同关注。5.2关键技术问题的处理在编制过程中，以下关键技术问题经过深入研讨和反复验证后形成了统一的技术决策：（1）试验粉尘的含湿分散问题湿态条件下向试验气流中稳定发生粉尘气溶胶长期以来是国内外过滤试验的公认技术难点。在高相对湿度环境下，粉尘颗粒间液桥力显著增强，易发生团聚、粘壁和管道沉积，导致上游浓度不稳定。经过系统验证，编制组最终确定采用“先湿润后干燥”的分步试验策略（即4.1所述“干—湿—干”三段式），避免了在湿态条件下直接发生粉尘气溶胶的技术困境，同时能够更大程度地分离湿度作用与粉尘加载作用对过滤性能衰减的贡献，提升试验结果的物理意义明确性。此外，针对确需在湿态条件下考察过滤效率的试验需求，本文件附录中同时给出了使用抗湿分散预处理的替代路径，供具备相关技术条件的实验室选择使用。（2）湿态处理与恢复时间的统一验证试验结果表明，不同滤材（如玻纤滤纸、合成纤维滤材、纳米纤维覆膜滤材）在湿态作用后的含水量衰减速率差异明显，若恢复时间不加统一，将引入显著的系统偏差。编制组通过系统的干燥动力学试验，确定了“在标准基准环境条件下静置恢复24h”的统一规定，经多家实验室验证，该时间足以使各类典型滤材的含水量降至初始水平的±5%以内。（3）评价等级的合理性问题在确定评价分级数值边界时，编制组对4家验证企业提供的37组完整试验数据进行统计分析，结果显示：在类型A工况（高相对湿度168h）后，玻纤滤材的阻力变化率多分布在8%～20%区间，合成纤维滤材多分布在2%～8%区间；而类型B工况（大雨4h）后，未经疏水处理的滤材阻力变化率可达25%以上。该统计分布支持了本文件设置Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ三级划分的合理性。最终确定的5%/15%（阻力）和2%/5%（效率）阈值，具有良好的工程区分度。5.3与国内外相关标准的技术比对本文件在技术框架上与ISO5011保持协调一致，但在如下方面做出了适应我国行业需求的技术创新：-ISO5011侧重于空气滤清器总成的通用性能试验，未设专门的耐湿性能试验章节；-EN779（已为ISO16890取代）对湿态破碎试验（Wetbursttest）仅针对刚性过滤器规定了喷雾湿润后抗破裂强度的评价方法，未覆盖对过滤效率和阻力的综合影响评价；-我国部分行业标准虽有耐湿性要求但试验条件各异，无法实现横向对比。本文件首次系统建立了同时涵盖阻力特性和过滤效率的耐湿性能综